作为湖北省对外示范的“窗口”学校，改革始终是华中师大一附中发展的主旋律，上个世纪80年代学校就明确提出，教师要大胆地“把时间还给学生，把方法教给学生”，让学生做时间的主宰和方法的主人。之后，发展为“重视学生学习动力的激活，重视学生学习能力的提升”。在知识经济时代来临的今天，学校大力探索培养学生关键能力的新途径，着力提升学生的批判性思维能力、有效沟通能力、自主学习能力和自我管理能力。在学校教育事业发展“十三五”规划中，学校进一步提出了“办智慧教育育创新人才”的高远目标，顺应了世界教育发展的潮流，引领了学校未来的发展，努力为学生的全面发展和终身发展奠定坚实的基础。
随着互联网时代的前行，教育也在自觉或不自觉中不断改变传统方式，正在融入智慧教育时代。所谓智慧教育，即依托物联网、云计算、移动终端等新一代信息技术所打造的物联化、智能化、感知化、泛在化的教育信息生态系统，是相对知识教育而言，超越知识、走向智慧的教育。它旨在提升现有数字教育系统的智慧化水平，实现信息技术与教育主流业务的深度融合（智慧教学、智慧学习、智慧管理、智慧评价、智慧科研和智慧服务），培养现代智慧型人才。
华中师大一附中智慧教育建设的总体框架是，以信息化基础设施建设为先导，以教育云平台和大数据中心两大平台为依托，以教师、学生、家长和课程四个库的建设为核心，以智慧管理和智慧教学为抓手。
在硬件环境建设上，主要从三个方面进行。基础设施：学校完成了网络的升级改造，实现了有线/无线网络的学校全覆盖，搭建了云平台，完成了云计算和大数据基础设施的建设，设计了基于RFID的智慧校园一卡通和物联网方案。智慧教室：上学年学校完成了140间（初中30间，高中110间）云端一体化教室的建设，提供云空间和云资源，完成多模式交互教室的构建，配套智能终端。智慧平台：完成无纸化办公平台、微信互动平台、微课教学平台以及学情分析平台的构建。
在软件环境建设上，学校进行了四个方面的探索。一是体制和机制：专门成立了信息中心和基础教育研究院等机构，并在激励机制、专项资金、课题立项等方面进行倾斜，保障智慧校园的顺利建设。二是人才队伍建设：邀请校外专家指导和论证智慧校园的设计与实践，吸引校外专家常驻学校深度参与智慧校园建设，并定期对校内专业技术人员以及教师进行定制化的培训。三是数据文化：重视数据文化的建设与实践，提升全校的数据意识；依托大学专家团队研究数据标准和统一规划，强调实际建设过程中的数据规范工作。四是合作模式：与国家数字化学习工程技术研究中心、武汉光谷高新企业等多方开展战略合作，结合学校特殊的校情，量身定制开发智慧校园相关的平台以及资源。
以此为基础，学校围绕着培养学生关键能力，积极开展以学生能力发展为导向的智慧教育，其重点是学科能力发展和科技创新活动，特色是普通班学生艺体特长培养和航空班新型飞行人才培养。